Введение

Галлий, побочный продукт переработки алюминиевых соединений, получается из части так называемого зеленого раствора, образующегося в процессе производства оксида алюминия А12О3. Оксид галлия Ga2О3, присутствующий в бокситах, растворяется вместе с оксидом алюминия при вываривании руды. Растворимый оксид галлия накапливается в циркулирующем растворе до концентрации ~0,2 г/л, после чего происходит его частичное осаждение. После насыщения раствора оксидом галлия его концентрация остается относительно постоянной, остальное количество выводится из процесса вместе с красным шламом.

Глава 1. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД

В алюминиевых рудах часто присутствуют редкие металлы: галлий, ванадий, стронций, скандии и др. Содержание их измеряется сотыми н тысячными долями процента. Однако при переработке руды на глинозем редкие металлы накапливаются в промежуточных продуктах производства, из которых могут быть извлечены.

Твердый галлий — серебристо-белый металл с синеватым оттенком. Плотность твердого галлия при 20°С 5,904 г/см3, жидкого при температуре плавления (29,8°С) 6,095 г/см3. При затвердевании галлий, подобно воде, расширяется; температура кипения его 2230 ºС.

По химическим свойствам галлий очень сходен с алюминием. При обычной температуре, в сухом воздухе галлий окисляется, с кислородом начинает взаимодействовать при температуре выше 260 °С, образующаяся при этом пленка оксида (Ga2O3) защищает металл от дальнейшего окисления.

Оксид галлия и его гидроксид Gа(ОH)3 растворяются в кислотах и основаниях. При взаимодействии с раствором NaOH образуется галлат натрия NaGaO2, который, как и алюминат натрия, может подвергаться гидролизу с выделением в осадок Gа(ОН)3. Однако кислотные свойства Ga(OH)3 выражены несколько сильней, чем у Al(OH)3 , поэтому выделение гидроксидов алюминия и галлия из щелочных растворов происходит при различных значениях рН. Галлий нашел широкое применение в полупроводниковой электронике и радиохимической технике, для изготовления высокотемпературных термометров и манометров, оптических зеркал, низкотемпературных сплавов, для создания сверхвысоких давлении, в космонавтике. Одной из перспективных областей применения галлия является использование его в элементах солнечных батарей.

При выщелачивании алюминиевых руд и спеков на их основе в раствор вместе с глиноземом переходит 50—90 % галлия от содержания его в руде. Однако большое химическое сходство алюминия и галлия затрудняет их разделение и вызывает большие потери галлия с гидроксидом алюминия.

Разделение алюминия и галлия основано на различии в поведении алюмината и галлата натрия при разложении алюминатных растворов. Благодаря более сильно выраженным кислотным свойствам гидроксида галлия но сравнению с гидроксидом алюминия маточный раствор после декомпозиции или после карбонизации оказывается обогащенным галлием сравнении с исходным алюминатным раствором.

Для непосредственного извлечения галлия используют разные продукты глиноземного производства: при переработке бокситов способом Байера — маточные и оборотные растворы после декомпозиции, способом спекания — алюмокарбонатный осадок после двустадийной карбонизации; при переработке нефелинов—маточный раствор после выделения поташа.

Для выделения галлия из растворов применяют метод цементации на галламе алюминия — жидком сплаве галлия с алюминием. ............